一种子阵级数字多波束卫星通信相控阵天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的技术领域涵盖了通信、导航、侦收以及遥控遥测等，具体为一种子阵级数字多波束卫星通信相控阵天线。本发明还特别适用于地面或者星上进行卫星通信时，实现信号两端设备进行实施数据交换，可作为卫星信号快速捕获、跟踪、极化选择、多波束形成等功能的卫星通信终端相控阵天线系统。
【背景技术】
[0002]在卫星通信时，目前我们国家的地面终端天线往往采用传统的反射面、平板阵列或者模拟有源的相控阵天线，这些天线在卫星通信信号的建立中起到了巨大的作用。但主流的天线技术只能形成一个波束，无法同时跟踪多颗卫星信号，这使得用户的受到限制。随着我们国家卫星事业的发展，卫星的数量逐渐增多，以往单一的卫星链路的建立已经逐渐不再适应其发展需要，不管是军用还是民用，都对卫星通信的多点同时通信提出了较高的要求。
[0003]而数字多波束相控阵天线在雷达领域已经逐渐发展起来，但是在卫星通信领域，由于受到卫星终端设备以及卫星通信系统特殊要求的限制，发展较为缓慢，因此快速高效的发展具有灵活捷变数字波束的相控阵卫星通信天线也成为了各方的研制热点。单元级的数字波束形成技术所需的设备量多，功耗大，成本高，不利于进行工程化实现。
[0004]在卫星通信时，通过数字多波束天线，可以方便的实现一个终端设备与多颗卫星进行实施通信，并通过后端的卫星通信终端设备灵活的选择波束，并根据需要进行波束的置零，可实现抗干扰能力，提高通信质量。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于避免传统天线单波束的限制，突破一个终端连接多颗卫星的能力，提供一种子阵级数字多波束卫星通信相控阵天线系统，该系统具有多波束形成能力、波束具有可选择能力，波束自适应置零能力，可实现快速跟踪多个卫星等优点，具有很高的工程应用前景。
[0006]本发明所采用的技术方案为:
[0007]1.一种子阵级数字多波束卫星通信相控阵天线，包括天线单元1，模拟有源子阵2，用于对天线单元接收的信号进行放大、移相、滤波、下变频和电光转换，输出光信号；对数字波束形成器件输出的光信号进行光电转换、上变频、滤波、移相和放大，之后输出至天线单元；本振馈电网络3，用于对卫星通信终端模块输出的本振信号进行分配并输出至模拟有源子阵；数字波束形成器件4，用于对模拟有源子阵输出的光信号进行光电转换和接收多波束形成；对卫星通信终端模块输出的调制信号生成发射多波束并进行电光转换；卫星通信终端模块5，用于对数字波束形成器件输出的接收多波束进行解调处理；将自身产生的调制信号输出至数字波束形成器件，将自身产生的本振信号输出至本振馈电网络。
[0008]其中。模拟有源子阵2包括:模拟有源射频组件6，用于子阵内部对从天线接收的卫星信号进行放大、移相和滤波；将子阵内射频发射网络输送的激励信号进行滤波、移相和放大，并输送给天线单元；子阵内部射频馈电网络7，用于子阵内模拟有源射频组件输出的接收信号进行信号功率合成；将上变频器件输出的激励信号进行分配，输送至模拟有源射频组件；波控电源综合走线8，用于子阵内部波束的控制、有源射频组件的供电；有源放大器件9，用于将子阵输出的射频信号进行进一步放大；用于变频器件输出的激励信号进行进一步的推动，并使得发射信号激励的电平值进一步提高；变频器件10，用于子阵接收馈电网络输出的接收信号进行下变频，变换至所需的中频信号；将发射激励信号进行上变频，形成与卫星信号相匹配的激励信号；数电转换器件ADC11，用于将子阵内部输出的接收下变频信号变化为数字信号；在发射链路，将光电转换器件输出的发射数字电信号变化为模拟电信号；电光/光电转换器件12，用于接收链路的数字信号变化为光信号；将发射链路的光信号变换为数字信号。
[0009]其中，数字波束形成器件4包括:光电/电光转换模块14，用于将接收链路的光信号变化为电信号；将将发射链路的数字信号变换为光信号；FPGA15，用于整个阵面接收或发射的多通道信号数据的多波束可编程实现；DSP16，用于整个阵面接收或发射的多通道信号数据的快速处理，并同时实现多个波束；控制电路17，用于整个阵面的中所使用数字逻辑器件的控制、定时功能。
[0010]其中，天线单元为单/双圆极化或线极化天线。
[0011]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0012]1、本发明中，利用子阵级数字波束形成方式，既能实现多波束，又能有效的降低成本，提高天线阵面的空间利用率。
[0013]2、本发明中，利用子阵级信号的光电转换，并使用宽带信号的延迟线，既可以适用于窄带通信又适合于宽带通信。
[0014]3、本发明中，利用波束的正交性可以方便的实现抗干扰波束的形成，并能过卫星通信终端模块实现波束选择，提高了用户的体验性。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的原理示意图。
[0016]图2是本发明的有源子阵原理示意图。
[0017]图3是本发明的数字波束形成模块原理图图。
【具体实施方式】
[0018]下面，结合图1-图3对本发明做进一步说明。
[0019]在一种子阵级数字多波束卫星通信相控阵天线1中，如图1所示，为一种集成了多个独立模块的结构。该相控阵天线由包括自上到下依次排布的天线单元1、模拟有源子阵2、本振馈电网络3、数字波束形成器件4和卫星通信终端模块5等；天线单元1形式不限，可根据卫星资源的具体需求进行多方位的设计；多个天线单元1按照设定的排布方式组成阵列并设置在模拟有源子阵2的前端，通过电缆或者快插接头与模拟有源子阵中的收发组件相连接。
[0020]在一种子阵级数字多波束卫星通信相控阵天线1中，如图2所示，模拟有源子阵2的内部包括模拟有源射频组件6，子阵内部射频馈电网络7，波控电源综合走线8，有源放大器件9，变频器件10，数电转换器件11，电光转换器件12。其射频信号通过电光转换器件12后转化为光信号，通过光纤经过接口 19连接至数字波束形成器件4。在模拟有源子阵2的底部设置本振接口 13，与本振馈电网络3连接，连接方